(57)【要約】【課題】燃料電池装置の提供。【解決手段】少なくとも一つの膜電極接合体を包含し、該膜膜電極接合体は、少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を含み、また、1 個以上の両面チャネル板が、該膜電極接合体の片側に設置される。該両面チャネル板は、少なくとも板体を含み、それは少なくとも一つのチャネル構造を有し、また該チャネル構造の設置位置は、該膜電極接合体の設置位置に合わせ対応させる。また1 個以上の導電チップを含み、それは導電材料であり、しかも該導電チップはそれぞれ該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該導電チップが該板体に固定されている。及び1 個以上の集電チップを含み、それは導電材料であり、しかも該集電チップはそれぞれ該導電チップを覆い、且つ該集電チップがそれぞれ該導電チップに固定されている。【選択図】図６
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池装置において、該燃料電池装置は、陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する少なくとも一つの膜電極接合体と、
少なくとも一つの両面チャネル板であって、該両面チャネル板は該膜電極接合体の片側に設置され、該両面チャネル板は、
該膜電極接合体の設置位置に対応する位置に設けられた少なくとも一つのチャネル構造を具えた板体と、
導電材料で形成されて該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されて該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの集電チップと、を少なくとも包含した、
上記少なくとも一つの両面チャネル板と、を包含したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板が、該膜電極接合体の陽極電極及び/ 或いは陰極電極との間に設置されることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項５】
燃料電池装置において、該燃料電池装置は、複数の両面チャネル板の間に設置されて少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する、少なくとも一つの膜電極接合体を具え、
該複数の両面チャネル板は、
該膜電極接合体の設置位置に対応する位置に設けられた少なくとも一つのチャネル構造を有する、板体と、
導電材料で形成されて該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されて該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの集電チップと、を包含したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項７】
請求項５記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項８】
請求項１或いは請求項５記載の燃料電池装置において、該集電チップが、スポット溶接方式で該導電チップに溶接されることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池装置において、該集電チップと該導電チップの組立物を、接着剤を使用して該板体に加圧密着させることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池装置において、該接着剤が、prepreg 樹脂接着シートであることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１１】
請求項９記載の燃料電池装置において、該接着剤が、耐腐食及び/ 或いは耐酸性接着剤であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池装置において、該接着剤が、AB型接着剤であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１３】
燃料電池装置において、該燃料電池装置は、少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する、少なくとも一つの膜電極接合体と、
少なくとも一つの両面チャネル板であって、
該膜電極接合体の設置位置に対応する位置に設けられた少なくとも一つのチャネル構造を有する、板体と、
導電材料で形成されて該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの第1 集電チップと、
導電材料で形成されて該第1 集電チップを覆い、且つ該集電チップに固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されて該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの第2 集電チップと、を具えた、
上記少なくとも一つの両面チャネル板と、を包含したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板が、該膜電極接合体の陽極電極及び/ 或いは陰極電極との間に設置されることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１７】
燃料電池装置において、該燃料電池装置は、複数の両面チャネル板の間に設置されて少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する、少なくとも一つの膜電極接合体と、
複数の両面チャネル板であって、該両面チャネル板は、
少なくとも一つのチャネル構造を有し、該チャネル構造の設置位置が該膜電極接合体の設置位置に対応する、板体と、
導電材料で形成されてそれぞれ該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの第1 集電チップと、
導電材料で形成されてそれぞれ該第1 集電チップを覆い、且つ該第1 集電チップに固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されてそれぞれ該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの第2 集電チップと、
を具えた上記複数の両面チャネル板と、を包含したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２０】
請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップ及び該導電チップが、スポット溶接及び/ 或いは接着及び/ 或いはアルゴン溶接等の方式で密着されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップ及び該導電チップの組立物が、接着剤を使用して板体に加圧密着されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の燃料電池装置において、該接着剤が、prepreg 樹脂接着シートであることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２３】
請求項２１記載の燃料電池装置において、該接着剤が、耐腐食及び/ 或いは耐酸性接着剤であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の燃料電池装置において、該接着剤が、AB型接着剤であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２５】
請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該板体の基材を、耐化学薬品性非導体工程樹脂基板、炭素樹脂基板、FR4 基板、FR5 基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、陶磁器基板、高分子樹脂基板及び複合式材料基板等の中から一種選択できることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２６】
請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該導電チップの材質を、金、銅、銀、炭素、高導電性金属などの中の一種から選択できることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２７】
請求項１或いは請求項５記載の燃料電池装置において、該集電チップの材質を、ステンレス、チタン、金、石墨、有機金属化合物、耐化学薬品性金属などの中の一種から選択できることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２８】
請求項１或いは請求項５記載の燃料電池装置において、該集電チップが導電材料であり、しかもその表面が耐腐食及び/ 或いは耐酸処理されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２９】
請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップの材質を、ステンレス、チタン、金、石墨、有機金属化合物、耐化学薬品性金属などの中の一種から選択できることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３０】
請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップが導電材料であり、しかもその表面が耐腐食及び/ 或いは耐酸処理されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３１】
請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板が更に1 個以上の回路素子を含み、それが該板体に設置されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３２】
請求項３１記載の燃料電池装置において、該回路素子が電気配線(circuitry) であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３３】
請求項３２記載の燃料電池装置において、該電気配線がプリント回路(printed  circuitry)であり、しかも該導電チップに電気的に接続されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３４】
請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、更に進めて、基板を含み、それが少なくとも一つの中空部を有し、その中で、該中空部の設置位置を、該膜電極接合体の設置位置に合わせ対応させることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３５】
請求項３４記載の燃料電池装置において、更に進めて、1 個以上の回路素子を含み、それが該板体に設置されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３６】
請求項３５記載の燃料電池装置において、該回路素子が電気配線(circuitry) であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３７】
請求項３６記載の燃料電池装置において、該電気配線がプリント回路(printed  circuitry)であり、しかも該両面チャネル板の該導電チップに電気的に接続されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３８】
請求項３７記載の燃料電池装置において、該導電チップが該電気配線を通して電気的に接続され、直列及び/ 或いは並列回路となることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３９】
請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板の各側面は、それぞれ複数の流通溝が平行に配列され、且つ間隔をあけて設置され、波形構造を形成することを特徴とする燃料電池装置。
【請求項４０】
請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板の各側面は、それぞれ複数の流通溝が平行に配列され、且つ間隔をあけて設置され、台形、及び/ 或いは四角形、半六角形、半円形の幾何図形で構成される鋸歯構造を形成することを特徴とする燃料電池装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、燃料電池に関するもので、特に両面チャネル板を有する燃料電池装置である。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料と酸化剤中に保存された化学エネルギーを電極反応を通して、直接電気エネルギーに変換させる発電装置である。燃料電池の種類はかなり多く、その上分類方式もそれぞれ異なる。プロトン交換膜の性質の差で区分すると、アルカリ燃料電池、燐酸燃料電池、プロトン交換膜燃料電池、溶解炭酸塩燃料電池、固体酸化物燃料電池など、5 種類の異なるプロトン交換膜燃料電池がある。
【０００３】
従来の燃料電池の構造は、チャネル板が膜電極接合体(MEA) の両端に設置され、使用する材質は、高導電性、高い強度、加工がしやすい、重量が軽い、及びコストが安い等の特性を備える。現在チャネル板を製作する材料には、石墨、アルミニウム、ステンレスがあり、通常は石墨を採用して製作する。チャネル板にチャネルを加工し、燃料と気体を供給する通路とし、反応物をチャネルを通して拡散層に到着させ、作用層に進入させて反応を起こすことができる。また、チャネル板は電流を伝導する機能を備えおり、反応で発生する電流を利用することができるので、集電板(current collect plate) とも称する。
【０００４】
しかし、従来のチャネル板( 例えば、石墨板) は、通常単面のチャネル板設計を採用し、しかも単面チャネル板の体積が大きく、重量が軽くなく、導電能力も改善する必要がある。また従来の燃料電池スタック(stack) は、このように重い単面チャネル板を積み重ねて作られているため、燃料電池スタック全体の体積と重量の増大を招き、携帯用の消費性電子製品に統合するには大変不利で、しかも全体的な集電能力もさほどよくない。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の主な目的は、燃料電池の体積と重量を大幅に減らすだけでなく、同時にチャネル板の集電機能を増進する燃料電池装置を提供することである。
【０００６】
上記の目的を達成するために、本考案が提供する燃料電池装置は、少なくとも一つの膜膜電極接合体を包含する。その中で該膜電極接合体は、少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を含み、そして1 個以上の両面チャネル板が、該膜電極接合体の片側に設置される。またその中で、該両面チャネル板は、少なくとも板体を含み、それは少なくとも一つのチャネル構造を有し、その中で該チャネル構造の設置位置は、該膜電極接合体の設置位置に合わせて対応させる。また1 個以上の導電チップを含み、それは導電材料であり、しかも該導電チップはそれぞれ該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該導電チップは該板体に固定されている。及び1 個以上の集電チップを含み、それは導電材料であり、しかも該集電チップはそれぞれ該導電チップを覆い、且つ該集電チップはそれぞれ該導電チップに固定されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の考案は、燃料電池装置において、該燃料電池装置は、陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する少なくとも一つの膜電極接合体と、
少なくとも一つの両面チャネル板であって、該両面チャネル板は該膜電極接合体の片側に設置され、該両面チャネル板は、
該膜電極接合体の設置位置に対応する位置に設けられた少なくとも一つのチャネル構造を具えた板体と、
導電材料で形成されて該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されて該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの集電チップと、を少なくとも包含した、
上記少なくとも一つの両面チャネル板と、を包含したことを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２の考案は、請求項１記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３の考案は、請求項２記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板が、該膜電極接合体の陽極電極及び/ 或いは陰極電極との間に設置されることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項４の考案は、請求項１記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置としている。
【０００８】
請求項５の考案は、燃料電池装置において、該燃料電池装置は、複数の両面チャネル板の間に設置されて少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する、少なくとも一つの膜電極接合体を具え、
該複数の両面チャネル板は、
該膜電極接合体の設置位置に対応する位置に設けられた少なくとも一つのチャネル構造を有する、板体と、
導電材料で形成されて該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されて該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの集電チップと、を包含したことを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項６の考案は、請求項５記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項７の考案は、請求項５記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項８の考案は、請求項１或いは請求項５記載の燃料電池装置において、該集電チップが、スポット溶接方式で該導電チップに溶接されることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項９の考案は、請求項８記載の燃料電池装置において、該集電チップと該導電チップの組立物を、接着剤を使用して該板体に加圧密着させることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１０の考案は、請求項９記載の燃料電池装置において、該接着剤が、prepreg 樹脂接着シートであることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１１の考案は、請求項９記載の燃料電池装置において、該接着剤が、耐腐食及び/ 或いは耐酸性接着剤であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１２の考案は、請求項１１記載の燃料電池装置において、該接着剤が、AB型接着剤であることを特徴とする燃料電池装置としている。
【０００９】
請求項１３の考案は、燃料電池装置において、該燃料電池装置は、少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する、少なくとも一つの膜電極接合体と、
少なくとも一つの両面チャネル板であって、
該膜電極接合体の設置位置に対応する位置に設けられた少なくとも一つのチャネル構造を有する、板体と、
導電材料で形成されて該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの第1 集電チップと、
導電材料で形成されて該第1 集電チップを覆い、且つ該集電チップに固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されて該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの第2 集電チップと、
を具えた、上記少なくとも一つの両面チャネル板と、を包含したことを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１４の考案は、請求項１３記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１５の考案は、請求項１４記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板が、該膜電極接合体の陽極電極及び/ 或いは陰極電極との間に設置されることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１６の考案は、請求項１３記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置としている。
【００１０】
請求項１７の考案は、燃料電池装置において、該燃料電池装置は、複数の両面チャネル板の間に設置されて少なくとも陽極電極、プロトン交換膜及び陰極電極を包含する、少なくとも一つの膜電極接合体と、
複数の両面チャネル板であって、該両面チャネル板は、
少なくとも一つのチャネル構造を有し、該チャネル構造の設置位置が該膜電極接合体の設置位置に対応する、板体と、
導電材料で形成されてそれぞれ該板体の該チャネル構造を覆い、且つ該板体に固定された、少なくとも一つの第1 集電チップと、
導電材料で形成されてそれぞれ該第1 集電チップを覆い、且つ該第1 集電チップに固定された、少なくとも一つの導電チップと、
導電材料で形成されてそれぞれ該導電チップを覆い、且つ該導電チップに固定された、少なくとも一つの第2 集電チップと、
を具えた上記複数の両面チャネル板と、を包含したことを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１８の考案は、請求項１７記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池スタック(stack) であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項１９の考案は、請求項１７記載の燃料電池装置において、該燃料電池装置が、燃料電池であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２０の考案は、請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップ及び該導電チップが、スポット溶接及び/ 或いは接着及び/ 或いはアルゴン溶接等の方式で密着されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２１の考案は、請求項２０記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップ及び該導電チップの組立物が、接着剤を使用して板体に加圧密着されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２２の考案は、請求項２１記載の燃料電池装置において、該接着剤が、prepreg 樹脂接着シートであることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２３の考案は、請求項２１記載の燃料電池装置において、該接着剤が、耐腐食及び/ 或いは耐酸性接着剤であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２４の考案は、請求項２３記載の燃料電池装置において、該接着剤が、AB型接着剤であることを特徴とする燃料電池装置としている。
【００１１】
請求項２５の考案は、請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該板体の基材を、耐化学薬品性非導体工程樹脂基板、炭素樹脂基板、FR4 基板、FR5 基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、陶磁器基板、高分子樹脂基板及び複合式材料基板等の中から一種選択できることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２６の考案は、請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該導電チップの材質を、金、銅、銀、炭素、高導電性金属などの中の一種から選択できることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２７の考案は、請求項１或いは請求項５記載の燃料電池装置において、該集電チップの材質を、ステンレス、チタン、金、石墨、有機金属化合物、耐化学薬品性金属などの中の一種から選択できることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２８の考案は、請求項１或いは請求項５記載の燃料電池装置において、該集電チップが導電材料であり、しかもその表面が耐腐食及び/ 或いは耐酸処理されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項２９の考案は、請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップの材質を、ステンレス、チタン、金、石墨、有機金属化合物、耐化学薬品性金属などの中の一種から選択できることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３０の考案は、請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該第1 、第2 集電チップが導電材料であり、しかもその表面が耐腐食及び/ 或いは耐酸処理されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３１の考案は、請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板が更に1 個以上の回路素子を含み、それが該板体に設置されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３２の考案は、請求項３１記載の燃料電池装置において、該回路素子が電気配線(circuitry) であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３３の考案は、請求項３２記載の燃料電池装置において、該電気配線がプリント回路(printed  circuitry)であり、しかも該導電チップに電気的に接続されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３４の考案は、請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、更に進めて、基板を含み、それが少なくとも一つの中空部を有し、その中で、該中空部の設置位置を、該膜電極接合体の設置位置に合わせ対応させることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３５の考案は、請求項３４記載の燃料電池装置において、更に進めて、1 個以上の回路素子を含み、それが該板体に設置されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３６の考案は、請求項３５記載の燃料電池装置において、該回路素子が電気配線(circuitry) であることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３７の考案は、請求項３６記載の燃料電池装置において、該電気配線がプリント回路(printed  circuitry)であり、しかも該両面チャネル板の該導電チップに電気的に接続されていることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３８の考案は、請求項３７記載の燃料電池装置において、該導電チップが該電気配線を通して電気的に接続され、直列及び/ 或いは並列回路となることを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項３９の考案は、請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板の各側面は、それぞれ複数の流通溝が平行に配列され、且つ間隔をあけて設置され、波形構造を形成することを特徴とする燃料電池装置としている。
請求項４０の考案は、請求項１或いは請求項５或いは請求項１３或いは請求項１７記載の燃料電池装置において、該両面チャネル板の各側面は、それぞれ複数の流通溝が平行に配列され、且つ間隔をあけて設置され、台形、及び/ 或いは四角形、半六角形、半円形の幾何図形で構成される鋸歯構造を形成することを特徴とする燃料電池装置としている。
【考案の効果】
【００１２】
本考案の燃料電池装置は、液体燃料( 例えば：メチル・アルコール) を採用する燃料電池、或いは気体燃料を採用する燃料電池、或いは固体燃料を採用する燃料電池等とすることができる。本考案の特徴及び効果を以下にまとめる。
１．本考案の燃料電池装置は、幾何形状構造を持つ両面チャネル板を有し、燃料電池( 特に燃料電池スタック(stack))の全体的な体積と重量を全て大幅に減らす事ができ、これは燃料電池を携帯用消費性電子製品と統合するのに有利となる。
２．本考案の燃料電池装置は、両面チャネル板板体の剛性を利用するため、集電チップをきわめて薄い構造に製造することができ、燃料電池本体の体積と重量を大幅に減らすことができる。
３．本考案の燃料電池装置が使用する両面チャネル板は、耐化学薬品性を持つ非導体工程プラスチック材質の板体を使用し、さらに導電材料の集電チップを設置することで、燃料電池の重量が軽くなり、携帯の便利性を持たせることができるだけでなく、同時に両面チャネル板に良好な集電機能を持たせることができる。
４．本考案の燃料電池装置が使用する両面チャネル板は、燃料( 例えばメチル・アルコール) 或いは電気化学反応の生成物が集電チップ表面に対して行う破壊を効果的に防止できるため、燃料電池の交換率を下げることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本考案の燃料電池装置の一つの具体的実施例の基本部分の立体組立図を示す。図１に示すように、本考案の燃料電池装置(1) は単一燃料電池であり、少なくとも膜電極接合体(10)、両面チャネル板(12)を包含する。その中で、該膜電極接合体(10)は、少なくとも陽極電極(100) 、プロトン交換膜(102) 及び陰極電極(104) を包含する。両面チャネル板(12)は、該膜電極接合体(10)の片側に設置される。図1 に示すように、両面チャネル板(12)の各側面は、それぞれ複数の流通溝(120) が平行に配列され、且つ間隔をあけて形成されている。そのため、本考案の燃料電池装置(1) は、供給メカニズムにより、燃料を流通溝(120) に通すことで、膜電極接合体(10)と電気化学反応を行い、電力を発生させることができる。図1 の両面チャネル板(12)は波形構造を呈しているが、本考案の両面チャネル板(12)は当然、台形、及び/ 或いは四角形、半六角形、半円形など各種幾何図形で構成される鋸歯構造とすることができる。
【００１４】
図２は本考案に関する燃料電池装置のもう一つの具体的実施例の基本部分の立体組立図である。図２に示すように、本考案の燃料電池装置(2) は、燃料電池スタック(stack) であり、それは少なくとも、該膜電極接合体(20)、両面チャネル板(22)を包含する。その中で、該膜電極接合体(20)は、少なくとも陽極電極(200) 、プロトン交換膜(202) 及び陰極電極(204) を包含する。両面チャネル板(22)は、該膜電極接合体(20)の片側に設置され、特にそれら該膜電極接合体(20)の陽極電極(200) との間に設置される。当然、本考案の燃料電池装置(2) の両面チャネル板(22)は、該膜電極接合体(20)の陽極電極(200) との間に設置するだけに限定されず、多種の変化した実施例に応用することもできる。例えば、両面チャネル板(22)を該膜電極接合体(20)の陰極電極(204) との間に設置したり、両面チャネル板(22)を該膜電極接合体(20)の陽極電極(200) と陰極電極(204) との間に設置することもできる。また、図２に示すように、両面チャネル板(22)の各側面は、それぞれ複数の流通溝(220) が平行に配列され、しかも間隔をあけて形成される。そのため、本考案の燃料電池装置(2) は、供給メカニズムにより燃料を流通溝(220) に通し、膜電極接合体(20)で電気化学反応を行って電力を発生させる。図２に示す両面チャネル板(22)は、波形構造を呈しているが、本考案の両面チャネル板(22)は当然、台形、及び/ 或いは四角形、半六角形、半円形など各種幾何図形で構成される鋸歯構造とすることができる。
【００１５】
図３は本考案に関する燃料電池装置のもう一つの具体的実施例の基本部分の立体組立図である。図３に示すように、本考案の燃料電池装置(3) は、燃料電池スタック(stack) であり、それは少なくとも膜電極接合体(30)、両面チャネル板(32)を包含する。その中で、該膜電極接合体(30)は、両面チャネル板(32)との間に設置され、少なくとも陽極電極(300) 、プロトン交換膜(302) 及び陰極電極(304) を包含する。図3 に示す両面チャネル板(32)の各側面は、それぞれ複数の流通溝(320) 或いは流通溝(322) が平行に配列され、且つ間隔をあけて形成されている。そのため、本考案の燃料電池装置(3) は、供給メカニズムにより、燃料を流通溝(320) 或いは流通溝(322) に通すことで、膜電極接合体(30)と電気化学反応を行い、電力を発生することができる。図3 に示す両面チャネル板(32)は、波形構造を呈しているが、本考案の両面チャネル板(32)は当然、台形、及び/ 或いは四角形、半六角形、半円形など各種幾何図形で構成される鋸歯構造とすることができる。
【００１６】
図４は本考案の燃料電池装置を使用した両面チャネル板(12)、(22)、(32)の立体分解図である。図５は図４の両面チャネル板を組立てた断面図を示す。図４に示すように、本考案が使用する両面チャネル板(12)、(22)、(32)は、板体(40)を含み、それは少なくとも一つのチャネル構造を有し、その中で、該チャネル構造の設置位置は、該膜電極接合体(10)、(20)、(30)の設置位置に合わせ対応させる。該導電チップ(42)は、導電材料を使用し、しかも該電チップ(42)はそれぞれ該板体(40)の該チャネル構造を覆い、且つ該導電チップ(42)は板体(40)に固定されている。該集電チップ(44)は、導電材料を使用し、しかも該集電チップ(44)はそれぞれ該導電チップ(42)を覆い、且つ該集電チップ(44)はそれぞれ該導電チップ(42)に固定されている。具体的な実施過程では、スポット溶接の方法を用いて該導電チップ(42)を該集電チップ(44)に密着させ、さらに熱圧着器の使用によりprepreg 樹脂接着シート或いは1 種耐腐食、及び/ 或いは耐酸性機能を持つ接着剤( 例：AB型接着剤等) で該導電チップ(42)と該集電チップ(44)を板体(40)に加圧密着する。或いは、導電チップ(42)上にprepreg 樹脂接着シートを付着し、さらに集電チップ(44)と加圧密着する。または耐化学薬品性の非金属/ 金属材料上にAB型接着剤等の耐腐食、及び/ 或いは耐酸性機能を持つ接着剤を塗り、さらに集電チップ(44)と加圧密着することで、導電チップ(42)上に耐化学薬品性の保護層を形成させる。また、図４の導電チップ(42)は同時に延長部(42a) を有し、外部回路と電気的に接続される。
【００１７】
図６は図５の両面チャネル板を変化させた実施例の断面図を示す。板体(40)は更に1 個以上の回路素子(46)を設置することができ、回路素子(46)は、電気配線(circuitry) とし、且つ特にプリント回路(printed  circuitry)とすることができる。図６に示すように、回路素子(46)はちょうど導電チップ(42)の延長部(42a) と電気的に接続する。材質の選択において、板体(40)の基材は、耐化学薬品性非導体工程樹脂基板、炭素樹脂基板、FR4 基板、FR5 基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、陶磁器基板、高分子樹脂基板及び複合式材料基板等の中から一種選択できる。そして導電チップ(42)の材質は、金、銅、銀、炭素、高導電性金属などの一種とすることができる。集電チップ(44)の材質は、導電性のよい材料を選ぶことができ、しかもその表面が特に耐腐食及び/ 或いは耐酸処理を経ているか、それ自身が該特性を有する耐化学薬品性金属材料( 例えば、ステンレス、チタン、金、石墨、有機金属化合物) である。
【００１８】
図７は図６の両面チャネル板を変化させた実施例の断面図を示す。図７に示すように、本考案が使用する両面チャネル板(12)、(22)、(32)は、板体(40)を含み、それは少なくとも一つのチャネル構造を持つ。その中で、該チャネル構造の設置位置は、該膜電極接合体(10)、(20)、(30)の設置位置に合わせ対応させる。該第1 集電チップ(41)は、導電材料を使用し、しかも該集電チップ(41)がそれぞれ該板体(40)の該チャネル構造を覆い、且つ該第1 集電チップ(41)は板体(40)に固定されている。該導電チップ(42)は、導電材料を使用し、しかも該導電チップ(42)がそれぞれ該第1 集電チップ(41)を覆い、且つ該導電チップ(42)はそれぞれ該第1 集電チップ(41)に固定されている。該第2 集電チップ(43)は、導電材料を使用し、しかも該第2 集電チップ(43)が、それぞれ該導電チップ(42)を覆い、且つ該第2 集電チップ(43)は、それぞれ該導電チップ(42)に固定されている。具体的な実施過程において、スポット溶接方式により第1 、第2 集電チップ(41)、(43)と導電チップ(42)の上下挟み層を溶接するか、或いは局部のスポット溶接で第1 、第2 集電チップ(41)、(43)と導電チップ(42)を導通してから周囲を接着やアルゴン溶接等の方式で密着固定して単一パーツとし、再び板体(40)に加圧密着する。また、図７の導電チップ(42)は同時に延長部(42a) を有し、板体(40)上の回路素子(46)に電気的に接続される。
【００１９】
図８は、図２の燃料電池装置を変化させた実施例の基本部分の立体分解図を示す。図８に示すように、本考案の燃料電池装置(2) は更に基板(24)を含み、それは少なくとも一つの中空部を有し、その中で、該中空部の設置位置は、該膜電極接合体(20)の設置位置に合わせ対応させ、且つ、該膜電極接合体(20)と両面チャネル板(22)を基板(24)上に加圧密着させる。更に、基板(24)は、1 個以上の回路素子(26)を設置し、該回路素子(26)は、電気配線(circuitry) とし、且つ特にプリント回路(printed  circuitry)とすることができる。その中で該回路素子(26)は、導電チップ(42)の延長部(42a) を通して相いに接触することができ、両面チャネル板(22)の導電チップ(42)と電気的に接続し、それにより、該集電チップ(44)を該配線を通して電気的に接続させて、直列回路及び/或いは並列回路とすることができるため、燃料電池スタックの各電力発生ユニットを接続することができる。そして本考案の燃料電池装置(2) の燃料供給メカニズム方面は、基板(24)上に設置された通路(240) を通して、具体的に実施することができる。まず、燃料を供給口(240a)へ注入し、次に燃料は通路(240) に沿って進み、最後に流通溝(220) 中へ流れ、燃料は更に該膜電極接合体(20)で電気化学反応を行うことにより電力を生じる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本考案に関する燃料電池装置による一つの具体的実施例の基本部分の立体組立図である。
【図２】本考案に関する燃料電池装置によるもう一つの具体的実施例の基本部分の立体組立図である。
【図３】本考案に関する燃料電池装置によるまた別の一つの具体的実施例の基本部分の立体組立図である。
【図４】本考案に関する燃料電池装置が使用する両面チャネル板の立体分解図を示す。
【図５】図４の両面チャネル板の組立て後の断面図を示す。
【図６】図５の両面チャネル板を変化させた実施例の断面図を示す。
【図７】図６の両面チャネル板変化させた実施例の断面図を示す。
【図８】図２の燃料電池装置変化させた実施例の基本部分の立体分解図である。
【符号の説明】
【００２１】
(1) 、(2) 、(3)   燃料電池装置
(10)、(20)、(30)  膜電極接合体
(100) 、(200) 、(300)   陽極電極
(102) 、(202) 、(302)   プロトン交換膜
(104) 、(204) 、(304)   陰極電極
(120) 、(220) 、(320) 、(322)   流通溝
(12)、(22)、(32)  両面チャネル板
(24)  基板
(240)   通路
(240a)  供給口
(26)  回路素子
(40)  板体
(42)  導電チップ
(42a)   延長部
(44)  集電チップ
(46)  回路素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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